本教材为清华大学出版社“现代计算机教育系列教材(英文版)”Computer Graphics with OpenGL之中译本，对计算机图形学的基本概念、数学工具、算法及技术作了系统讲述，并对可用于多种平台的图形学应用程序设计界面OpenGL作了详细介绍。书中材料足以为选修计算机图形学的计算机科学、计算机工程、计算机应用专业大学生或研究生一学期学习所用，也可帮助实际工作中的应用程序设计员详细了解OpenGL。

计算机图形学是计算机科学中一个趣味性很强的重要领域。它使用计算方法产生图形与图像，在人机信息交流、计算机辅助设计、科学及统计数据形象化，以及数字化艺术创作等许多方面有广泛应用。本书系统阐述计算机图形学的基本概念、数学工具、算法及技术，并对可用于多种平台的图形学应用程序设计界面OpenGL作了详细介绍。

本书主要供选修计算机图形学的计算机科学、计算机工程、计算机应用专业大学生或研究生使用，也可供学习了一到两学期高等数学和计算机程序设计基础的其他专业，特别是理工专业的学生及有同等经验的人士阅读。

第1章 绪论

 习题3

第2章 数字图像基础

 2.1 RGB与CMY颜色模型5

 2.2 颜色编码6

 2.3 查色表7

 2.4 显示设备9

2.4.1 彩色监视器10

2.4.2 液晶显示11

 2.5 打印设备12

2.5.1 半色调处理12

2.5.2 半色调逼近12

2.5.3 抖动处理14

2.5.4 误差扩散14

 2.6 图像文件15

 习题16

第3章 应用程序设计界面OpenGL

 3.1 OpenGL基础19

3.1.1 状态机19

3.1.2 图形实现流程19

3.1.3 事件驱动程序设计20

3.1.4 语言绑定21

 3.2 OpenGL语法与规定21

 3.3 在个人计算机上设置OpenGL22

 3.4 程序实例23

 3.5 Mandelbrot与Julia集的形象化27

 3.6 颜色索引模式31

 3.7 视窗管理32

 习题32

第4章 扫描转换

 4.1 直线的扫描转换35

4.1.1 直接使用直线方程35

4.1.2 数字微分分析法35

4.1.3 Bresenham直线转换法36

 4.2 圆的扫描转换38

4.2.1 Bresenham圆转换法39

4.2.2 中点式圆转换法40

4.2.3 任意圆心圆的处理42

 4.3 椭圆的扫描转换42

4.3.1 中点式椭圆转换法42

4.3.2 任意圆心与转位椭圆的处理45

 4.4 区域填充46

4.4.1 区域定义46

4.4.2 边界填充47

4.4.3 扩散填充48

4.4.4 扫描线填充48

 4.5 字符的扫描转换50

4.5.1 位图字体50

4.5.2 轮廓字体51

 4.6 反走样51

4.6.1 前过滤与后过滤53

4.6.2 像素移相55

 4.7 OpenGL程序设计56

4.7.1 以线为基础的原图56

4.7.2 以多边形为基础的原图56

4.7.3 系统功能控制57

4.7.4 位图字符与笔画字符59

4.7.5 混色与反走样61

4.7.6 递归定义的图形63

 习题67

第5章 三维基础

 5.1 多边形网格模型70

 5.2 隐藏面消隐72

5.2.1 背面消隐72

5.2.2 Z-缓冲器法73

 5.3 投影74

5.3.1 投影分类74

5.3.2 平行投影75

5.3.3 透视投影76

 5.4 三维图形实现流程79

 5.5 OpenGL程序设计80

5.5.1 法线向量80

5.5.2 精选81

5.5.3 Z-缓冲器81

5.5.4 正投影与透视投影82

5.5.5 双缓冲器动画83

 习题86

第6章 几何及坐标变换

 6.1 基本变换88

6.1.1 平移88

6.1.2 缩放90

6.1.3 旋转92

 6.2 特殊变换95

6.2.1 反射96

6.2.2 剪切98

 6.3 合成变换矩阵99

 6.4 OpenGL程序设计100

6.4.1 建模变换100

6.4.2 矩阵栈101

 习题103

第7章 颜色与着色模型

 7.1 光和颜色105

7.1.1 光的基本特征106

7.1.2 三原色理论106

7.1.3 CIE XYZ颜色模型107

7.1.4 CIE色度图108

7.1.5 色域映射109

7.1.6 NTSC YIQ颜色模型110

 7.2 Phong着色模型110

 7.3 插值着色法112

7.3.1 常量着色法112

7.3.2 Gouraud着色法113

7.3.3 Phong着色法114

 7.4 OpenGL程序设计114

7.4.1 指定物体材料特性114

7.4.2 建立光源115

7.4.3 控制光源位置与光照方向117

7.4.4 选择光照与着色参数118

7.4.5 启动光照120

7.4.6 GLUT物体120

 习题123

第8章 观察与裁剪

 8.1 观察变换125

8.1.1 观察坐标变换125

8.1.2 规范化变换127

8.1.3 窗口至视区映射130

 8.2 裁剪算法131

8.2.1 点裁剪131

8.2.2 直线裁剪132

8.2.3 多边形裁剪140

 8.3 OpenGL程序设计143

8.3.1 观察变换144

8.3.2 附加裁剪平面145

8.3.3 地形产生146

 习题150

第9章 人机交互

 9.1 交互设备152

9.1.1 物理设备153

9.1.2 逻辑设备153

 9.2 交互技术154

 9.3 OpenGL程序设计157

9.3.1 键盘子程序157

9.3.2 鼠标器子程序158

9.3.3 选单160

9.3.4 绘制多边形161

9.3.5 创建旋转体165

 习题173

第10章 参数式几何模型

 10.1 插值样条177

10.1.1 普通立方样条178

10.1.2 Hermite插值179

10.1.3 控制切线向量181

 10.2 Bézier曲线和曲面182

10.2.1 Bézier曲线182

10.2.2 Bézier曲面185

 10.3 B-样条186

10.3.1 均匀B-样条187

10.3.2 开放型B-样条190

10.3.3 非均匀B-样条191

10.3.4 多重控制点191

10.3.5 B-样条曲面192

 10.4 有理B-样条与NURBS192

 10.5 OpenGL程序设计193

10.5.1 Bézier曲线194

10.5.2 Bézier曲面195

10.5.3 B-样条子程序196

 习题198

第11章 OpenGL拾遗

 11.1 错误处理200

 11.2 查询子程序201

 11.3 位图与像素操作202

11.3.1 位图202

11.3.2 读写像素203

11.3.3 逻辑操作205

 11.4 GLU二次曲面205

 11.5 纹理映射207

11.5.1 概念与公式207

11.5.2 OpenGL实现方式209

11.5.3 参数曲面的纹理坐标213

 11.6 测深处理213

 11.7 掩模缓冲器214

 11.8 累加缓冲器217

 习题218

第12章 其他图形实现技术

 12.1 光线跟踪220

12.1.1 针孔相机220

12.1.2 递归光线跟踪221

12.1.3 光线的参数式向量表示224

12.1.4 光线与曲面求交224

12.1.5 加速技术228

12.1.6 反走样230

12.1.7 实体纹理230

12.1.8 其他视觉效果232

 12.2 能量辐射法234

12.2.1 基本公式234

12.2.2 形状因数235

12.2.3 渐进优化236

 12.3 成图方程237

 习题237

附录1 OpenGL函数

附录2 向量

附录3 矩阵

附录4 习题解答

英汉术语对照302